馬艷春 張翠榮 方 靜

(華北科技學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心，北京東燕郊101601)

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中群組方法的研究①

馬艷春②張翠榮 方 靜

(華北科技學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心，北京東燕郊101601)

本文基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，組建高效群組，采用一個(gè)能夠監(jiān)測(cè)群組成員間交流情況的系統(tǒng)使學(xué)員之間的交流更加便利，以幫助教師們改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)群組學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果與數(shù)據(jù)證明了此理論是有效與可行的。

群組學(xué)習(xí);網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí);數(shù)據(jù)挖掘

1 簡(jiǎn)介

近年來，計(jì)算機(jī)教學(xué)及互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提高了群組學(xué)習(xí)的成效。雖然在群組學(xué)習(xí)方面已經(jīng)有大量的研究成果，但在應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的背景下，卻忽視了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中一個(gè)非常實(shí)際卻又相當(dāng)關(guān)鍵的方面——如何在最短的時(shí)間內(nèi)組建高效互動(dòng)的群組，以實(shí)現(xiàn)學(xué)員與學(xué)員之間，學(xué)員與指導(dǎo)老師之間的交流。這個(gè)既實(shí)際又關(guān)鍵的問題對(duì)群組生態(tài)學(xué)有重大意義。在現(xiàn)代高等教育課程中，隨著互聯(lián)網(wǎng)群組學(xué)習(xí)越來越受歡迎，指導(dǎo)老師們迫切希望能夠找到一種有效的方法來組建高效互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)群組。

本文提出了一種方法，通過應(yīng)用一些基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的規(guī)則，幫助指導(dǎo)老師們組建高效互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)群組。通過使用我們開發(fā)的分組方法與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，指導(dǎo)老師們能夠有效地組建高效互動(dòng)群組，而且它還能使互聯(lián)網(wǎng)上群組互動(dòng)過程更加便利。系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖

2 從高效互動(dòng)群組中挖掘數(shù)據(jù)

為了完成群組目標(biāo)，群組成員之間進(jìn)行的信息交流是其與同伴所進(jìn)行的最重要的活動(dòng)。經(jīng)許多研究發(fā)現(xiàn)，群組成員之間之所以能夠進(jìn)行精確頻繁的互動(dòng)交流，是由于群組成員特點(diǎn)的合理搭配，這既包括群組內(nèi)部的搭配也包括群組之間的搭配。如果我們能夠確定在群組內(nèi)部選擇高效互動(dòng)群組成員的規(guī)則，那么應(yīng)用這些規(guī)則就能夠確保群組在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中進(jìn)行互動(dòng)交流。

2.1 選擇特點(diǎn)

很多實(shí)際研究表明，成功的群組總是由群組成員特點(diǎn)的合理搭配而形成的。Ellis和 Fisher(1994)發(fā)現(xiàn)個(gè)人的特點(diǎn)會(huì)影響到群組成員學(xué)習(xí)過程中交流的模式，當(dāng)群組成員們要組建一個(gè)有組織的群組的時(shí)候，像個(gè)性特點(diǎn)這樣的人為因素是他們要考慮的一個(gè)重要因素。根據(jù)以前的文獻(xiàn)資料和目前特殊的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)背景，我們確定了四個(gè)特點(diǎn)以進(jìn)一步研究高效互動(dòng)與高滿意度的群組，它們分別是:學(xué)習(xí)時(shí)段、地區(qū)、年齡和價(jià)值觀類型。這四個(gè)特點(diǎn)是從在2011年春參加網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的415名學(xué)員中歸納出來的，其資料來源于數(shù)據(jù)庫記錄和關(guān)于這14周課程的問卷調(diào)查。這415名學(xué)員以每五人組成一個(gè)小組的方式組建學(xué)習(xí)群組。他們中有些是自己分組，有些則不是。

2.1.1 學(xué)習(xí)時(shí)段

我們發(fā)現(xiàn)，參加網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的學(xué)員們都有自己最喜歡的學(xué)習(xí)時(shí)段，在特定的時(shí)段彼此進(jìn)行互動(dòng)并安排同一時(shí)間獲取信息，這意味著他們偏愛特定的學(xué)習(xí)時(shí)段并遵循群組的準(zhǔn)則。我們對(duì)學(xué)員在網(wǎng)絡(luò)課程中的登錄時(shí)間做了跟蹤記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有三段時(shí)間學(xué)員們的登錄較為頻繁:工作日在8∶00-11∶00 AM，周末在9∶00-12∶00 AM 和2∶00-5∶00 PM。大多數(shù)學(xué)員都喜歡在這幾段時(shí)間進(jìn)行交流。

2.1.2 地域

在非同步網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中，來自不同地區(qū)的人有不同的風(fēng)俗習(xí)慣，不同的文化和不同的認(rèn)知模式，因此，在選擇組成社會(huì)網(wǎng)絡(luò)群組的搭檔時(shí)也會(huì)有特別的偏好。這些可能會(huì)影響到來自不同地區(qū)小組成員之間的互動(dòng)性及互相認(rèn)可的程度。從過去參加網(wǎng)絡(luò)課程分組學(xué)員的經(jīng)驗(yàn)得知，學(xué)員會(huì)把地區(qū)差異視為電子學(xué)習(xí)中互動(dòng)合作的一個(gè)重要考慮因素。鑒于此，我們的分組系統(tǒng)對(duì)415名學(xué)員進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)員形成了四個(gè)典型的地理區(qū)域特征，包括北方、南方、東部和中部。

2.1.3 年齡

不同年代出生的人在態(tài)度、生活方式和經(jīng)濟(jì)利益上存在差異。在同等條件下，不同年齡層段成員之間能進(jìn)行更為持久的合作，因而改善不同年齡層段成員之間的認(rèn)知。通過對(duì)參加上述網(wǎng)絡(luò)課程的415名學(xué)員年齡的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把5年作為一個(gè)分段區(qū)間，我們把他們的年齡分為六個(gè)組:23-27歲(25歲組)，28-32歲(30歲組)，33-37歲(35歲組)，38-42歲(40歲組)，43-47歲(45歲組)和48-52歲(50歲組)。

2.1.4 價(jià)值觀類型

最后一個(gè)很重要的特點(diǎn)是價(jià)值觀，它可以把參加網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的學(xué)員分成許多高效互動(dòng)小組，選擇價(jià)值觀這一特點(diǎn)是建立在相對(duì)性上，而不是絕對(duì)性上。因?yàn)閮r(jià)值觀是個(gè)中性詞，不會(huì)導(dǎo)致所謂好壞群組的比較。我們以Allport’s《價(jià)值觀的研究》為基礎(chǔ)做了一個(gè)問卷調(diào)查，我們已經(jīng)成功地把每個(gè)調(diào)查對(duì)象列入六種價(jià)值觀類型(理論型、經(jīng)濟(jì)型、美學(xué)型、社會(huì)型、政治型和宗教型)

2.2 學(xué)習(xí)小組的特性

每個(gè)網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)小組有5名學(xué)員，根據(jù)2.1中描述的四種特性對(duì)學(xué)員進(jìn)行觀察。我們希望高效互動(dòng)小組成員有相似的特性模式，于是把每五個(gè)特性接近的學(xué)員安排到一個(gè)小組。

表1 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)小組的3種互動(dòng)水平

3 采用集群技術(shù)分組

數(shù)據(jù)集群的主要方法是根據(jù)最為相似的特性給數(shù)據(jù)分組，然后再來區(qū)別更相似和特性差異更小的數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的背景下，集群算法可以很容易被用來設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)的分組方法。假如，用信息單元n(也就是學(xué)員們)來表示他們各自的層性矢量{X1，X2，X3….Xn}。每個(gè)矢量包含有一個(gè)學(xué)員的層性值。例如，第j個(gè)信息單元是一個(gè)年齡35歲，在9:00-12:00 am上課，家住北部地區(qū)并且抱有經(jīng)濟(jì)價(jià)值觀的學(xué)員，其相應(yīng)的層性矢量Xj=《上課時(shí)間，居住地，年齡，價(jià)值觀》就具體為《9:00-12:00 am，北部，35歲，經(jīng)濟(jì)型》。研究表明，信息單元X1與X2之間的幾何距離可以用來測(cè)算他們之間的差別。使Ci為群i的平均矢量。如果X與Ci之間的距離最小就說明信息單元X包含在群i中。我們?cè)诖隧?xiàng)研究中的采用的算法改進(jìn)了距離最近分組方法，而這種方法在統(tǒng)計(jì)學(xué)中是不公正的分析和分類方法。橫測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用近似函數(shù)計(jì)算，且搜集最新數(shù)據(jù)進(jìn)行集群，此項(xiàng)研究中的一個(gè)必要條件是群組成員學(xué)員應(yīng)保持更合適的數(shù)量組成群組。因此，我們?cè)谒惴ㄖ屑尤肓艘豁?xiàng)調(diào)節(jié)機(jī)制以保證理想的群組成員的大小和差別最小的計(jì)算結(jié)果。我們的算法如下:

1.從幾個(gè)組的每個(gè)組中的單個(gè)信息單元開始

2.找到與之最相似的組然后把他們加入到這一組中

3.重復(fù)步驟2直到總組數(shù)為1，這樣就得到了層次聚類樹

4.根據(jù)這個(gè)在第三步中得到的層次聚類樹，以自下而上的順序分組成員，每個(gè)群組成員4到6個(gè)信息單元。

4 集群分組技術(shù)的實(shí)例研究

4.1 課程背景

我們使用我們的集群算法進(jìn)行試驗(yàn)以證明我們的研究在實(shí)際教學(xué)環(huán)境下有效。我們征求了指導(dǎo)老師和學(xué)員的意愿，選擇了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行我們的實(shí)驗(yàn)。在2011年秋有202名學(xué)員開始了這門持續(xù)14個(gè)周的網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)。所有的學(xué)員被分成了兩種不同的群組成員——一是根據(jù)我們的集群算法組成的，以下稱為“系統(tǒng)”群組(SG)，另一個(gè)是隨機(jī)組成的，以下稱為“隨機(jī)”群組(RG)。這兩組都為可控樣本。所有的群組成員都有相同的任務(wù)，每周都布置相同的作業(yè)。每一組都不得不通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)(WBI)系統(tǒng)下的聊天室進(jìn)行討論與合作來解決難題。

學(xué)員們?cè)诰W(wǎng)上有三周的互相熟悉時(shí)間，然后在第4周開始，他們或根據(jù)集群算法或隨機(jī)組建群組。學(xué)員們?cè)谇叭軐?duì)WBI系統(tǒng)進(jìn)行熟悉并且自由進(jìn)行社會(huì)交流和網(wǎng)絡(luò)交流。從第四周開始，每周分派任務(wù)，并要求所有學(xué)員進(jìn)行討論。所有學(xué)員在第九周完成其群組任務(wù)并在第十周提交他們的作業(yè)。在第十周，指導(dǎo)老師對(duì)每周的作業(yè)進(jìn)行批改，并且將其與交上來的群組成員一一對(duì)應(yīng)。為了完成相同的群組任務(wù)，所有的學(xué)員有六個(gè)周的時(shí)間進(jìn)行交流互動(dòng)與共同合作。為了證實(shí)學(xué)員們的學(xué)習(xí)效果，我們向每個(gè)學(xué)員寄送了一份滿意度問卷調(diào)查，并要求他們與群組任務(wù)一起交上來。

4.2 集群分組

我們選擇了100名學(xué)員作為我們的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，同時(shí)將他們依據(jù)我們的集群算法組建成20個(gè)系統(tǒng)群組成員并且在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中對(duì)他們進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外的102名學(xué)員以隨機(jī)方式組成20個(gè)群組，而我們也不對(duì)其在網(wǎng)上的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在用集群算法把選作實(shí)驗(yàn)的100名學(xué)員進(jìn)行分組前，2.4部分里提到的四個(gè)特性——上課時(shí)間，居住地，年齡和價(jià)值觀——已經(jīng)被轉(zhuǎn)譯為編碼加入算法中。各個(gè)特性的編碼及描述就如在2.1部分所描述的那樣經(jīng)過了精確地設(shè)計(jì)。所有的編碼數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程的群組特性模擬，采用集群算法進(jìn)行計(jì)算。我們仔細(xì)的對(duì)這100名采用我們算法來分組的學(xué)員進(jìn)行了分組。并把采用我們的集群算法所產(chǎn)生的系統(tǒng)群組成員的詳細(xì)構(gòu)成列于圖2的表2中。

圖2 通過集群方法創(chuàng)建的20個(gè)小組

表2 通過集群算法組成的群組成員

5 研究結(jié)果

為了證實(shí)我們提供的分組和互動(dòng)的便利方法的有效性，我們采訪指導(dǎo)老師和學(xué)員并對(duì)問卷調(diào)查和互動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。因?yàn)閱柧碚{(diào)查表的結(jié)果要和小組任務(wù)的結(jié)果一塊收回，所以答復(fù)率是100%，其中有四十個(gè)是有效問卷。問卷調(diào)查表是根據(jù)Gladstein(1984)設(shè)計(jì)的，主要是調(diào)查小組的滿意程度。我們?cè)O(shè)計(jì)了三個(gè)項(xiàng)目并通過里克特7個(gè)等級(jí)對(duì)小組的滿意程度進(jìn)行調(diào)查(比如，1=強(qiáng)烈反對(duì)，7=堅(jiān)決同意)分析完所有這些問卷調(diào)查以后，系統(tǒng)小組信度系數(shù)Cronbach-α值為0.9429，隨機(jī)群組的信度系數(shù)Cronbach-α值為0.9238，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過推薦的可靠標(biāo)準(zhǔn)0.7。這個(gè)結(jié)果說明我們的問卷調(diào)查是非?？煽康摹＞唧w的統(tǒng)計(jì)數(shù)字如表3所示。

表3 小組滿意程度的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)字

根據(jù)表3，隨機(jī)群組的滿意程度比系統(tǒng)群組的滿意程度低，為了判斷隨機(jī)群組的滿意程度是否與系統(tǒng)群組的滿意程度有顯著的不同，我們采用了單因素方差分析來測(cè)試差異的程度及F值，如表4。

通過表4可以看出，在學(xué)習(xí)過程中，系統(tǒng)分組學(xué)員的滿意程度比隨機(jī)群組學(xué)員的滿意程度高的多，高了0.05(p* =0.001)。

表4 單向性滿意程方差表

為了測(cè)試系統(tǒng)群組和隨機(jī)群組在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中使用時(shí)間的差異性，我們使用單因素方差分析測(cè)試其重要性和F值，如表5。從表5可以看出，系統(tǒng)群組中學(xué)員進(jìn)行討論的頻率遠(yuǎn)比隨機(jī)群組的高，高出的值為0.05(p* =0.000)。在互動(dòng)過程中，指導(dǎo)老師有選擇性的進(jìn)行干預(yù)進(jìn)一步激勵(lì)隨機(jī)群組的學(xué)員在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行討論，老師的干預(yù)讓學(xué)員變得越來越積極，也更加愿意討論。

表5 單向性使用時(shí)間方差表

從以上可以看出，無論是在小組滿意程度還是在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的使用時(shí)間上，通過集群算法形成的群組整體上比隨機(jī)形成是的群組表現(xiàn)要好的多。

6 總結(jié)

本文提出了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的群組劃分方法，根據(jù)學(xué)習(xí)時(shí)段、地域、年齡和價(jià)值觀來進(jìn)行分組，設(shè)計(jì)了基于該方法的系統(tǒng)，并通過課程實(shí)踐進(jìn)行了驗(yàn)證。事實(shí)證明，根據(jù)這種分組方法建立并接受互動(dòng)監(jiān)視器監(jiān)測(cè)的小組在所有方面都表現(xiàn)的要好的多，比如滿意程度，系統(tǒng)的使用，互動(dòng)的成功率和互動(dòng)的內(nèi)容等。

將來在該課題的研究將主要集中在兩個(gè)方向，一是探索出更多的規(guī)則來對(duì)群組進(jìn)行劃分，這樣可以使得有些信息不易取得的情況下也能有效地劃分群組;二是群組的快速重構(gòu)，當(dāng)群組被劃分之后，如果某些群組效果不理想，系統(tǒng)應(yīng)該有較快的發(fā)現(xiàn)問題并重構(gòu)群組的能力。

［1］ 劉均，李人厚，鄭慶華.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)個(gè)性挖掘方法的研究［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，38(6)

［2］ 劉儒德，江濤.學(xué)習(xí)者特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的影響［J］. 中國(guó)電話教育，2004，(6)

［3］ 李書明，田俊.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)策略研究［J］.中國(guó)電話教育，2011，(6)

A Study to Promote Group Learning in E-learning

MA Yanchun，ZHANG Cuirong，F(xiàn)ANG Jing

(North China Institute of Science and Technology，Yanjiao Beijing-East101601)

This paper aims to build highly efficient groups，and introduces a monitoring system to facilitate the communication of the group members，and thus helps teachers to improve network group learning.The experiment data proves this method is effective and feasible.

group learning;network learning;data mining

TN919.2

A

1672-7169(2012)03-0082-04

2012-06-03。

馬艷春(1979-)，男，內(nèi)蒙古通遼奈曼旗人，碩士，華北科技學(xué)院現(xiàn)代教育中心講師。